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城市LMAS系统的优化设计与实现

作者：吴强

简介： LMAS(Lightscape Monitoring & Administration System)是城市照明监控管理系统的简称。本文在研究现今国内城市LMAS应用现状基础上，结合城市照明网总线星形结构的网络结构特点及目前通信技术的发展，提出了城市照明网智能管理的新模式及其优化方案，以智能管理和节能控制为目的，结合工程实践，对城市LMAS系统的工作原理和结构进行了分析论述，并进行了系统功能、体系结构及软件的优化设计。
关键字：LMAS　GPRS

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结合城市照明网的网络结构特点(总线星形结构)及目前通信技术的发展，系统通信采用GPRS无线通信术^[1]与电力载波通信相结合。GPRS通信方式具有投资成本低、通信质量可靠、通信速率高，实时在线，按流量计费(或包月)的特点。尤其是

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图3 分站硬件结构图

Fig.3 The Substation’s Hardware framework

单灯监控终端装设在每盏灯的灯柱或灯罩内，包括电力调制解调器、电源滤波器、微处理器、整流与补偿单元、开关与电源单元、镇流与启辉单元等部分。采用专用可调光电子镇流器，它包括一个镇流器和光源状态监视器两部分。光源状态监视器用于监测每盏灯的开关状态，通过检测其电流，实现对每盏灯的监测，如故障准确定位及明灯率的精确计算等。增加专用的故障测试仪可作为信号源辅助实现对单灯及相关设备、线路的故障冷测试，避免夜间开灯才能发现故障的情况，提高系统可靠性，确保高亮灯率。

4 系统软件功能设计

系统软件体系结构分为：平台层，管理层，数据层，应用层。每个层次内部都由一组完成一定功能的软件模块构成，各个层次相互支撑，实现系统功能需求。将软件体系规划为C/S结构，基于互联网架构，支持远程访问，支持多台终端同时运行客户端软件，实行全组件模块化设计，划分为五大功能模块：通信模块、服务器模块、管理模块、监控模块、

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图4 照明网管理软件系统体系结构图

Fig.4 The Systematic Framework of Lightscape Network’s Management Software

通信模块：负责主站与分站之间各种信息双向转发，利用GPRS网来获取所有终端的运行参数和告警信息，并将各种指令经过GPRS网传递给终端，对通信信息进行相应处理并分类入库。

服务器模块：包括数据服务器和WEB服务器，管理网络共享资源和网络通信，为网络中的工作站提供各类网络服务，如数据、程序等，同时进行数据的存储与备份工作。

管理模块：以地理信息系统为图形界面，可同时调用监控模块和

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图2 主控中心分布式开放式网络图

Fig.2 The Control Center’s Distributing and Opening Network

配电监控终端位于路灯配电柜内，按嵌入式系统要求设计，既可由主站控制，也可独立工作，实现对所管辖路灯的智能监控。监控终端采用分布式结构，由数字单元、模拟量I/O回路单元、开关量I/O回路单元、非电量输入电路单元、人机对话回路单元、通信接口单元、电源单元等组成^[4]，具有灯光节能设备控制接口。分控点传输设备主要为GPRS MODEM和载波通信装置。图

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图1 系统通信拓扑结构

Fig.1 The Topology Structure of System’s Communication

2.2 工作原理

系统采用分布式主从监控方式，主体为星型网，各子站构成星型网的外围节点，采用半双工通信工作方式。每个分站和子站都有自己的专用地址，主站可对其进行选呼和群呼通信。选呼通信是针对某一特定终端的点对点通信方式，主要用于设备控制和日常维护工作；群呼通信是点对多点通信方式，主要用于参数状态量测等工作。

为了尽量缩短系统巡检周期，以便能在最短时间内发现灯具故障，采用故障上报和巡检相结合的工作模式。分站根据预先设定的告警限判断站点灯具设备是否发生故障，当灯具设备出现故障时，分站自动将故障的类型和发生故障时的状态和运行数据打包上报主站，主站记录并弹出报警窗口(反拔号功能)。站点的数量不影响故障上报时间。支持多点同时告警上报是短消息通信方式所特有的强大功能，它大大缩短了故障响应的时间。而单频点的无线